通过共振驱动多体本征态实现量子门,侧重 Polychronakos 模型

对多量子比特的精确、非平凡量子操作在实验上具挑战性。与将较大酉矩阵编译为 2-量子比特门序列的标准方法相反,我们提出一种基于哈密顿量控制场的协议,在强耦合多体量子系统中实现高度选择性的多量子比特门。我们利用共振驱动的选择性,仅交换某背景哈密顿量 $2^N$ 个本征态中的 2 个,并讨论一种基变换——本征门(eigengate),使该操作相对于计算基有意义。后者还有第二用途,即作为 Hahn 回波撤销背景哈密顿量导致的动力学相位。我们发现此类协议的错误随门时间以 $t^{-2}$ 有利缩放,但协议随量子比特数 N 增长而变得低效。该框架在 Polychronakos 最早描述的自旋链模型背景下进行了数值测试,我们表明其早期求解方法自然产生本征门。我们的技术对驱动多体系统理论可能具有独立意义。